Уровни

Уровни относятся к установочным приспособлениям второй группы и служат для приведения тех или иных узлов (чаще осей) геодезических приборов в вертикальное или горизонтальное положение, а также для измерения малых углов отклонения этих узлов от желаемого. По принципу действия различают уровни: электронные, жидкостные.

В настоящем параграфе рассмотрены жидкостные уровни.

По форме ампул жидкостные уровни разделяют на: цилиндрические и круглые.

Цилиндрические уровни служат для точной, а круглые — для приближенной (но быстрой) установки узлов приборов в заданное положение. Важный показатель уровней – точностные характеристики, по которым их можно классифицировать следующим образом:

• установочные — приводящие узлы инструментов в фиксированное положение с точностью 5...10';
• технические — с ценой деления около одной минуты,
• точные — с ценой деления не более 30";
• высокоточные — с ценой деления не более 10".

В соответствии с ГОСТ 2.386-73 для геодезических инструментов изготовляют уровни с ценой деления 10±2', 5±1', 45±5", 30±3", 20±2", 15±1,5". Цена деления уровня служит мерой его чувствительности. Чувствительность уровня, то есть способность его пузырька быстро и точно принимать наивысшее положение в ампуле, находится в пределах 0,15—0,04τ ;и зависит от:

1. длины пузырька;
2. качества шлифовки;
3. свойств наполнителя ампулы;
4. температуры уровня;
5. диаметра ампулы d (номинально d = 1/6 – 1/9 часть длины ампулы) и некоторых других факторов.

Цену деления и чувствительность уровней определяют путем их исследования по специальным программам и на специальных установках. Все способы основаны на измерении одного и того же вертикального угла дважды — при помощи уровня и каким-либо другим методом, независимым от уровня.

Круглые уровни относятся к классу установочных, имеют цену деления 5 или 10’ и служат для приближенной (но быстрой) установки узлов приборов в заданное положение.

Осью цилиндрического уровня является линия, касательная к сферической поверхности в точке нуль-пункта.

Ампула цилиндрического уровня имеет деления через каждые 2 мм. Угол, на который необходимо наклонить ось уровня, чтобы его пузырек переместился на одно деление, называется ценой деления τ уровня, определяющей его точность.

Внутренняя верхняя поверхность ампулы отшлифована под сферу с радиусом, для установки пузырька уровня на его крышке наносят одну или несколько (через интервалы 2 мм) окружностей, расположенных концентрически относительно «нормальной точки», то есть нуль-пункта. Нормаль к внутренней сферической поверхности уровня, проведенная через нуль-пункт, называется осью круглого уровня. При хорошей юстировке ось круглого уровня занимает вертикальное положение.

Уровнями называются устройства для установки линий или плоскостей в горизонтальное или вертикальное положение. Уровни предназначены для ориентирования вертикальных (горизонтальных) осей геодезических приборов относительно отвесной линии. Уровни могут служить также для измерения малых вертикальных углов.

Основными частями уровня являются: ампула, наполненная жидкостью, оправа для предохранения ампулы и для ее установки на приборе. В зависимости от формы ампулы уровни бывают круглые и цилиндрические. Внутренняя часть ампулы круглого уровня имеет сферическую поверхность. Осью круглого уровня является радиус сферической поверхности, проходящей через нуль-пункт. Ампулы цилиндрического уровня изготавливают из молибденового стекла. Оно имеет большую твердость, меньшую шероховатость шлифованной поверхности, в меньшей степени адсорбирует газы.

Наполнителем для ампул высокой и средней точности является эфир этиловый наркозный или его смесь с этиловым ректификованным спиртом (в количестве от 10 до 50%), а для ампул низкой точности τ=5÷10' – спирт этиловый.

К ампуле уровня предъявляются следующие требования:

1. Ампула уровня должна иметь цену деления, соответствующую номинальному значению, с допуском, определяемым ГОСТ 2386-73. В таблице представлен ряд значений цены делений ампул с допускаемыми отклонениями.

2. Радиус кривизны рабочей поверхности ампулы должен быть постоянным по всей ее длине.

Постоянство радиуса кривизны по всей длине ампулы достигается при изготовлении и должно сохраняться в течение всего времени эксплуатации. На радиус кривизны влияют температурные изменения, деформирующие ампулу; изменение может произойти в результате «старения» ампулы, то есть из-за снятия внутренних напряжений, возникающих во время изготовления ампулы.

3. Чувствительность уровня должна быть не более 0,1 от цены деления по всей рабочей длине ампулы.

Чувствительность зависит от качества шлифовки внутренней поверхности ампулы, свойств наполнителя, длины пузырька. Она изменяется также, причем неравномерно, при одностороннем нагреве ампулы, ее деформации, при изменении состояния внутренней поверхности со временем.

В уровнях, применяемых в геодезических приборах, используются ампулы: цилиндрические простые (АЦП), компенсированные (АЦК), регулируемые (АЦР).

Ампула уровня должна быть закреплена в своей оправе неподвижно.